硫化氢智能响应的用于结肠癌的化疗、热疗的纳米材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种硫化氢智能响应的用于结肠癌的化疗、热疗的纳米材料及其制备方法和应用，该纳米材料为聚乙烯吡咯烷酮修饰的包裹结肠癌化疗药物的铜基金属有机骨架纳米材料，可与结肠肿瘤部位的内源性硫化氢结合生成硫化铜，同时释放出化疗药物；制备时首先合成包裹结肠癌化疗药物的铜基金属有机骨架纳米材料，然后在表面包覆聚乙烯吡咯烷酮改善水溶性。与现有技术相比，本发明专利技术的纳米材料能与结肠癌内源性硫化氢智能响应，触发光热治疗的同时释放结肠癌化疗药物，该纳米材料在结肠肿瘤部位特异性智能响应，结合化疗与热疗，制备方法简便、治疗效果明显，为结肠癌的高效治疗提供了一种新的诊疗试剂。

Nano materials of hydrogen sulfide intelligent response for chemotherapy and hyperthermia of colon cancer and their preparation and Application

The invention relates to a nano material for chemotherapy and hyperthermia of colon cancer with intelligent response of hydrogen sulfide and its preparation method and application. The nano material is a copper-based metal organic framework nano material modified by polyvinylpyrrolidone, which can combine with the endogenous hydrogen sulfide of colon cancer site to generate copper sulfide and release the chemotherapy drug at the same time Firstly, the copper-based metal organic matrix nano materials were synthesized, and then polyvinylpyrrolidone was coated on the surface to improve the water solubility. Compared with the prior art, the nano material of the invention can respond intelligently with the endogenous hydrogen sulfide of colon cancer, trigger the photothermal treatment and release the chemotherapy drugs of colon cancer at the same time. The nano material has the specific intelligent response at the colon cancer site. Combined with chemotherapy and hyperthermia, the preparation method is simple, the treatment effect is obvious, and provides a new diagnosis and treatment reagent for the high-efficiency treatment of colon cancer.

【技术实现步骤摘要】
硫化氢智能响应的用于结肠癌的化疗、热疗的纳米材料及其制备方法和应用
本专利技术属于纳米材料
，涉及一种硫化氢智能响应的用于结肠癌的化疗、热疗的纳米材料及其制备方法和应用。
技术介绍
结肠癌总的病发率位居全球第三位，但是其致死率却高居第二位，被公认为全球最常见的恶性肿瘤之一。因此，实现结肠癌的早期诊断，并提高结肠癌的治疗效果，具有重要的临床意义。姜黄素是一种具有高度生物相容性和可生物降解性的天然化学药物，对人体的健康具有广泛的治疗效果，单纯的姜黄素由于其高疏水性和差的生物利用度不能全身给药。因此，非常希望开发一种简单且有效的方法，能够将姜黄素结合到纳米载体中，且实现定点按需给药。金属有机骨架是一种新兴的混合晶体多孔材料。它具有大孔隙率，高表面积，可调形状和孔径以及可控表面等特点，成为药物分子输送和控制释放的强大平台。因此，我们专利技术一种包裹姜黄素的金属有机骨架纳米材料。与传统结肠癌的诊断治疗方法相比较，近红外试剂具有诊疗一体化、非侵入性、副作用小等诸多优点，但是这类试剂存在一个极大的缺陷，就是经静脉给药以后，容易被正常组织截留，导致正常组织产生影像信号干扰，同时治疗的时候也会对正常组织产生创伤。因此，为了避免成像信号干扰，同时光热治疗时减小对正常组织的损伤，开发仅仅在肿瘤部位才能产生光声影像和光热治疗效果的智能近红外试剂具有重要的临床意义。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种硫化氢智能响应的用于结肠癌的化疗、热疗的纳米材料及其制备方法和应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：本专利技术提供一种硫化氢智能响应的用于结肠癌的化疗、热疗的纳米材料，其为聚乙烯吡咯烷酮修饰的包裹结肠癌化疗药物的铜基金属有机骨架纳米材料；该纳米材料可与结肠肿瘤部位的内源性硫化氢结合生成硫化铜，同时释放出化疗药物。优选地，所述的化疗药物为用于结肠癌化疗的药物，包括姜黄素、5-氟尿嘧啶或阿霉素。进一步优选地，所述的化疗药物为姜黄素。优选地，包裹化疗药物的铜基金属有机骨架材料的粒径大约为110nm。本专利技术还提供一种硫化氢智能响应的用于结肠癌的化疗、热疗的纳米材料的制备方法，包括以下步骤：(1)包裹化疗药物的铜基金属有机骨架材料的制备(1-1)将乙酸铜与均苯三甲酸分别溶解到不同溶剂中，得到乙酸铜溶液和均苯三甲酸溶液，(1-2)在反应器中加入姜黄素和及部分步骤(1-1)中的均苯三甲酸溶液，(1-3)在加热并搅拌的条件下，将步骤(1-1)得到的乙酸铜溶液和剩余的均苯三甲酸溶液分别从注射泵的两个分开的通道中滴加入反应器中，(1-4)滴加结束后，洗涤，得到包裹化疗药物的铜基金属有机骨架材料；(2)聚乙烯吡咯烷酮修饰的包裹药物的铜金属有机骨架材料的制备将聚乙烯吡咯烷酮加入到步骤(1-4)得到的包裹化疗药物的铜基金属有机骨架材料中，室温下搅拌，离心，洗涤，得到聚乙烯吡咯烷酮修饰的包裹药物的铜金属有机骨架材料，即为所述的硫化氢智能响应的用于结肠癌的化疗、热疗的纳米材料。通过聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修饰可以得到具有很好水溶性的包裹化疗药物的铜基金属有机骨架纳米材料，可用于结肠癌的化疗、热疗协同治疗。优选地，步骤(1-1)中，乙酸铜和均苯三甲酸的摩尔比为3:2。优选地，步骤(1-1)中，乙酸铜溶解于乙醇与二甲基甲酰胺体积比1：1的混合溶剂中；均苯三甲酸溶解于二甲基甲酰胺中。优选地，姜黄素与均苯三甲酸的用量之比为1～5mg:21mg。优选地：步骤(1-2)中加入的均苯三甲酸溶液为全部均苯三甲酸溶液的50～100％；进一步优选步骤(1-2)中加入的均苯三甲酸溶液为全部均苯三甲酸溶液的50％；步骤(1-3)中，加热的温度为45℃；步骤(1-4)中，洗涤采用乙醇洗涤多次；步骤(2)中，室温下搅拌的时间为30min。优选地，步骤(2)中加入的聚乙烯吡咯烷酮与包裹化疗药物的铜基金属有机骨架材料的质量之比为0.25～2:1。本专利技术还提供一种硫化氢智能响应的用于结肠癌的化疗、热疗的纳米材料在结肠癌的光声诊断和光热-化疗协同治疗药物上的应用。优选地，该纳米材料与结肠肿瘤部位的内源性硫化氢反应生成硫化铜，近红外吸收明显增强，同时释放出化疗药物姜黄素，从而触发光声成像、光热治疗和化疗的功能。本专利技术选用了易制备且大孔隙率，高表面积，可调形状和孔径以及可控表面的铜基金属有机骨架，利用以上特点我们将一种具有高度生物相容性和可生物降解性的化疗药物(优选天然化学治疗剂姜黄素)包裹在铜基金属有机骨架内。PVP包裹金属有机骨架能够提高材料的生物兼容性。PVP修饰的包裹结肠癌药物姜黄素的铜基金属有机骨架材料，通过静脉注射到达结肠肿瘤部位，与结肠肿瘤部位的内源性硫化氢反应生成硫化铜，近红外吸收明显增强，同时释放出化疗药物姜黄素，从而触发光声成像和光热治疗、化疗的功能。PVP修饰的包裹结肠癌药物姜黄素的铜基金属有机骨架材料溶于溶液中进行材料光声与光热性能研究：用硫氢化钠模拟结肠肿瘤部位的内源性硫化氢，将PVP修饰的包裹药物的铜基材料分散到水中，加入不同浓度的硫氢化钠响应后，通过透析将释放的姜黄素分离出来，利用高效液相色谱测姜黄素的释放量。将PVP修饰的包裹药物的铜基金属有机骨架材料分散到水中，加入不同浓度的硫氢化钠响应后，利用紫外可见分光光度计测加入硫氢化钠前后的980nm处的近红外吸收。根据测试结果可以看出，980nm处的吸收明显增强。此外，利用光声仪器测试加入不同浓度硫氢化钠后的光声信号的强度。结果显示，加入硫氢化钠后光声信号明显增强，并随着硫氢化钠浓度增加，光声信号逐渐增强。同时，用光热成像仪测试加入不同浓度硫氢化钠的光热升温效果，结果显示，加入硫氢化钠后光热升温效果明显升高，并且，随着硫氢化钠的浓度增大，光热升温效果逐渐增加。PVP修饰的包裹结肠癌药物姜黄素的铜基金属有机骨架材料在小鼠肿瘤光声诊断与治疗药物上的应用。实验前，首先构建HCT116小鼠肿瘤模型，将材料通过尾静脉注射到小鼠体内，利用光声仪器监测不同时间小鼠肿瘤部位的光声信号强度。结果显示材料在进入小鼠体内2h出现明显的光声信号，这说明材料与结肠肿瘤部位高表达的硫化氢反应生成了硫化铜，触发了光声成像的功能。由以上可知，PVP修饰的包裹结肠癌药物姜黄素的铜基金属有机骨架材料用于对小鼠结肠癌进行诊断和治疗的药物时，直接通过静脉注射溶液状态的试剂，并借助光声成像仪与980nm激光器进行诊断治疗。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术利用结肠肿瘤部位具有高表达的内源性硫化氢这一特点，专利技术了包裹化疗药物(优选天然化学治疗剂姜黄素)的铜基金属有机骨架纳米材料，该纳米材料通过静脉注射到达结肠肿瘤部位后与肿瘤部位的内源性硫化氢结合生成硫化铜，同时释放化疗药物，触发光声成像、光热治疗与化疗的功能。附图说明图1为实施例1中各阶段产物的SEM图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫化氢智能响应的用于结肠癌的化疗、热疗的纳米材料，其特征在于，其为聚乙烯吡咯烷酮修饰的包裹结肠癌化疗药物的铜基金属有机骨架纳米材料；该纳米材料可与结肠肿瘤部位的内源性硫化氢结合生成硫化铜，同时释放出化疗药物。/n

【技术特征摘要】
1.一种硫化氢智能响应的用于结肠癌的化疗、热疗的纳米材料，其特征在于，其为聚乙烯吡咯烷酮修饰的包裹结肠癌化疗药物的铜基金属有机骨架纳米材料；该纳米材料可与结肠肿瘤部位的内源性硫化氢结合生成硫化铜，同时释放出化疗药物。


2.根据权利要求1所述的硫化氢智能响应的用于结肠癌的化疗、热疗的纳米材料，其特征在于，所述的化疗药物为用于结肠癌化疗的药物，包括姜黄素、5-氟尿嘧啶或阿霉素。


3.如权利要求1所述的硫化氢智能响应的用于结肠癌的化疗、热疗的纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)包裹化疗药物的铜基金属有机骨架材料的制备
(1-1)将乙酸铜与均苯三甲酸分别溶解到不同溶剂中，得到乙酸铜溶液和均苯三甲酸溶液，
(1-2)在反应器中加入姜黄素和及部分步骤(1-1)中的均苯三甲酸溶液，
(1-3)在加热并搅拌的条件下，将步骤(1-1)得到的乙酸铜溶液和剩余的均苯三甲酸溶液分别从注射泵的两个分开的通道中滴加入反应器中，
(1-4)滴加结束后，洗涤，得到包裹化疗药物的铜基金属有机骨架材料；
(2)聚乙烯吡咯烷酮修饰的包裹药物的铜金属有机骨架材料的制备
将聚乙烯吡咯烷酮加入到步骤(1-4)得到的包裹化疗药物的铜基金属有机骨架材料中，室温下搅拌，离心，洗涤，得到聚乙烯吡咯烷酮修饰的包裹药物的铜金属有机骨架材料，即为所述的硫化氢智能响应的用于结肠癌的化疗、热疗的纳米材料。


4.根据权利要求3所述的硫化氢智能响应的用于结肠癌的化疗、热疗的纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1-1)中，乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：安璐，汪晓东，田启威，杨仕平，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31